DE102016008842A1 - Method and device for preparing comminuted plastic parts for electrostatic separation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von zerkleinerten Kunststoffteilen vor einer elektrostatischen Trennung der Kunststoffteile in einzelne Kunststofffraktionen. Bei dem Verfahren wird zumindest ein Teil der Oberfläche der Kunststoffteile, der eine elektrostatische Aufladung verhindert, mechanisch aufgeraut oder mechanisch zerstört. Danach werden die behandelten Teile elektrostatisch neutralisiert. Zu der mechanischen Behandlung ist ein Werkzeug vorgesehen, das z. B. mit mehreren Schneiden die Oberfläche der Kunststoffteile mechanisch aufraut und die Oberfläche zumindest teilweise zerstört.The invention relates to a method and a device for treating comminuted plastic parts prior to electrostatic separation of the plastic parts into individual plastic fractions. In the method, at least a part of the surface of the plastic parts, which prevents electrostatic charging, mechanically roughened or mechanically destroyed. Thereafter, the treated parts are electrostatically neutralized. For the mechanical treatment, a tool is provided, the z. B. mechanically roughened with several cutting the surface of the plastic parts and at least partially destroyed the surface.
Description
Gemischte Kunststoffe, wie sie beispielsweise bei der Aufbereitung von PET-Flaschen, Elektronikschrott und ähnlichem vorkommen, werden üblicherweise durch eine Kombination aus nassen und trockenen Aufbereitungsverfahren getrennt und anschliessend in möglichst sortenreine Fraktionen separiert.Mixed plastics, as they occur, for example, in the processing of PET bottles, electronic scrap and the like, are usually separated by a combination of wet and dry treatment processes and then separated into fractions that are as pure as possible.
Zur Kunststofftrennung setzt man häufig Schwimm-Sink-Verfahren ein, bei denen die Kunststoffe anhand ihrer Dichte bzw. ihres spezifischen Gewichtes getrennt werden können. Bei der anschliessenden Separation in einzelne Kunststoffsorten verwendet man verschiedene Verfahren wie beispielsweise eine Sortierung im nahen Infrarot oder elektrostatische Separationstechnik.For plastic separation, swimming-sink procedures are often used, in which the plastics can be separated on the basis of their density or their specific weight. In the subsequent separation into individual types of plastics, various methods are used, such as sorting in the near infrared or electrostatic separation technology.
Wenn Kunststoffe beispielsweise aus Elektronikschrott, Tonerkassetten oder ähnlichem verarbeitet werden, besteht der überwiegende Teil aus schwarz eingefärbten Kunststoffteilen. Zur Separation solcher Kunststoffe kommen im Wesentlichen nur elektrostatische Verfahren in Betracht.When plastics are processed, for example, from electronic waste, toner cartridges or the like, the vast majority of black-colored plastic parts. For the separation of such plastics are essentially only electrostatic process into consideration.
Elektrostatische Separationsverfahren nutzen triboelektrische Effekte zur Separation aus. Die zerkleinerten Kunststoffteile werden durch intensiven Kontakt miteinander gegenseitig aufgeladen. Ein Kunststoff lädt sich dabei positiv, der andere negativ auf. Die anschliessende elektrostatische Separation in einem Hochspannungsfeld unter Verwendung von positiv und negativ gepolten Elektroden ist dann kein Problem. Die Reinheit der getrennten Produkte wird über Stellklappen optimiert.Electrostatic separation processes exploit triboelectric effects for separation. The shredded plastic parts are mutually charged by intensive contact with each other. One plastic is charged positively, the other negative. The subsequent electrostatic separation in a high voltage field using positively and negatively poled electrodes is then no problem. The purity of the separated products is optimized via butterfly valves.
Elektrostatische Effekte sind reine Oberflächeneffekte, d. h., es wird ausschliesslich die Oberfläche der Kunststoffteile aufgeladen.Electrostatic effects are pure surface effects, i. h., it is charged exclusively the surface of the plastic parts.
Problematisch ist nun, wenn die Kunststoffteile insbesondere durch chemische Effekte an der Oberfläche beeinflusst werden. Dies ist z. B. möglich, wenn die Kunststoffteile durch starke Laugen, Salzlösungen oder ähnliches, wie sie zum Teil bei der Schwimm-Sink-Trennung vorkommen, an ihrer Oberfläche chemisch verändert werden. Hierbei können etwa bestimmte chemische Verbindungen oder einzelne Atome in die Oberfläche der Kunststoffe eingelagert werden. Dies führt dann bei der anschliessenden elektrostatischen Separation dazu, dass die Kunststoffteilchen nicht mehr oder nur geringfügig aufgeladen werden können. Dieser Prozess ist auch durch Waschen mit Wasser oder anderen Chemikalien nicht reversibel.The problem now is when the plastic parts are influenced in particular by chemical effects on the surface. This is z. B. possible if the plastic parts are chemically altered by strong alkalis, salt solutions or the like, as they occur in part in the sink-float separation on its surface. In this case, for example, certain chemical compounds or individual atoms can be incorporated into the surface of the plastics. This then leads to the subsequent electrostatic separation to the fact that the plastic particles can no longer or only slightly charged. This process is also not reversible by washing with water or other chemicals.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kunststoffteile, und insbesondere solche Kunststoffteile mit „passiven” Oberflächen, die nicht oder nur ungenügend elektrostatisch aufgeladen werden können, für eine elektrostatische Separation vorzubereiten.The invention has for its object, plastic parts, and in particular those plastic parts with "passive" surfaces that can not or only insufficiently electrostatically charged to prepare for electrostatic separation.
Diese Aufgabe ist gemäss der Erfindung für ein Verfahren gemäss der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention for a method according to the invention by the features of
Die Merkmale für eine Vorrichtung gemäss der Erfindung sind in dem unabhängigen Patentanspruch enthalten.The features of a device according to the invention are contained in the independent claim.
Demgemäss wird vor der elektrostatischen Separation der Kunststoffteilchen deren Oberfläche intensiv aufgeraut, wobei vorzugsweise zumindest ein Teil deren Oberfläche mechanisch zerstört und entfernt wird.Accordingly, prior to the electrostatic separation of the plastic particles whose surface is roughened intensively, wherein preferably at least a portion whose surface is mechanically destroyed and removed.
Es wird mit der vorliegenden Erfindung ein mechanisches Verfahren vorgestellt, um die z. B. durch eine chemische Vorbehandlung „passive” Oberfläche der Kunststoffteile teilweise zu zerstören und aufzurauen. Man verletzt also bewusst die Oberfläche, um wieder „aktive” und elektrostatisch aufladbare Kunststoffteile zu bekommen.It is presented with the present invention, a mechanical method to the z. B. by chemical pretreatment "passive" surface of the plastic parts to destroy and roughen partially. So you deliberately hurt the surface to get back "active" and electrostatically chargeable plastic parts.
Zu bemerken ist, dass bekannte Verfahren zur Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise Hammermühlen oder ähnliche Verfahren, nicht zielführend sind, da die chemisch verunreinigten Oberflächen der aufzuladenden Kunststoffteilchen im Wesentlichen nur umgeformt, aber nicht zerstört oder entfernt werden.It should be noted that known methods of surface treatment, such as hammer mills or similar methods, are not effective because the chemically contaminated surfaces of the plastic particles to be charged are essentially only reshaped, but not destroyed or removed.
Das Verfahren kann natürlich auch angewendet werden, wenn die Oberfläche der Kunststoffteile nicht durch eine „passive” Schicht bedeckt ist. Es werden in jedem Fall, etwa bei verschmutzten Kunststoffteilen, Bereiche freigelegt, die elektrostatisch aufgeladen werden können.Of course, the method can also be used if the surface of the plastic parts is not covered by a "passive" layer. In any case, for example with soiled plastic parts, areas are exposed that can be electrostatically charged.
Zur Durchführung der Erfindung können z. B. die Kunststoffteile mit harten Stahlborsten gebürstet werden, sodass ein Teil von deren Oberfläche entfernt und damit wieder aktiviert wird. Auch andere Verfahren sind möglich, so z. B. rotierende Mühlen, in denen die Kunststoffteile einer Vielzahl von Schleifpartikeln ausgesetzt werden, sodass ihre Oberfläche zumindest teilweise wieder zerstört wird und dadurch aufgeladen werden kann.For carrying out the invention z. B. the plastic parts are brushed with hard steel bristles, so that a part of the surface removed and thus reactivated. Other methods are possible, such. As rotating mills in which the plastic parts are exposed to a variety of abrasive particles, so that their surface is at least partially destroyed again and can be charged by it.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:The invention is explained in more detail with reference to the drawing. In this represent:
Gemäss
Üblicherweise werden für die elektrostatische Trennung die Kunststoffpartikel triboelektrisch durch intensiven Kontakt der Partikel untereinander aufgeladen. Wie
Wenn, wie in
Wie Versuche gezeigt haben, gelingt es nicht, diese passive Schicht an der Oberfläche beispielsweise durch Waschen oder zusätzliche chemische Behandlung wieder zu aktivieren.As tests have shown, it is not possible to reactivate this passive layer on the surface, for example by washing or additional chemical treatment.
Für die Aktivierung der Oberfläche z. B. durch eine Beflammung, wie beispielsweise bei der Lackierung von Polypropylen(PP)-Stossfängern als Vorbehandlung verwendet, muss bei kleinen Kunststoffpartikeln aufgrund der Brandgefahr verzichtet werden. Auch eine Aktivierung der Oberfläche der Kunststoffpartikel durch Corona- oder Plasma-Behandlungen wäre ebenfalls möglich, ist aber für den praktischen Einsatz zum Teil zu teuer und bringt nicht immer die gewünschten Ergebnisse.For the activation of the surface z. B. by a flame, as used for example in the painting of polypropylene (PP) bumpers as a pretreatment, must be dispensed with small plastic particles due to the risk of fire. An activation of the surface of the plastic particles by corona or plasma treatments would also be possible, but is sometimes too expensive for practical use and does not always give the desired results.
Entsprechend der Erfindung erfolgt die Aktivierung der Oberfläche der Kunststoffpartikel durch Abtragen der „passiven” Schicht insbesondere durch zumindest teilweise mechanische Zerstörung derselben.According to the invention, the activation of the surface of the plastic particles takes place by removing the "passive" layer in particular by at least partially mechanical destruction thereof.
Wie in
Die jetzt freien „blanken” Oberflächengebiete
In
Um eine optimale Verletzung der Oberflächen der Kunststoffpartikel zu gewährleisten, empfiehlt es sich, als Borsten möglichst kurze Stahldrähte mit hoher Härte zu verwenden. Bei zu langen oder zu dünnen Stahldrähten, die dadurch noch zu weich sind, erfolgt keine ausreichende Verletzung der Oberflächen. Die Separationsergebnisse sind dann um vieles schlechter als mit harten Drahtborsten.In order to ensure optimum damage to the surfaces of the plastic particles, it is advisable to use as bristles the shortest possible high-hardness steel wires. Too long or too thin steel wires, which are still too soft, there is no sufficient violation of the surfaces. The separation results are then much worse than with hard wire bristles.
Ein Gegenlager bzw. Auflager für zu behandelnde Kunststoffpartikel ist in
Das Gegenlager ist ein aus Mehrkant-, z. B. Vierkant-Stahldraht gewobenes Sieb. Im Gegensatz zu einem Sieb mit runden Drähten, bei denen keine Verletzung der Oberfläche der Kunststoffpartikel stattfindet, gelingt dieses bei einem Sieb mit Vierkant- oder Rechteck-Querschnitt des Drahtes. Die scharfen Kanten von Kett- oder Schussfäden
In
Die scharfkantigen Metallstrukturen sind z. B. Rechteck-Stäbe
Es ist auch möglich, das Auf- oder Gegenlager für die Kunststoffpartikel als geschlossenes, mit einer mechanischen Struktur versehenes Metallteil
In
Die das Gegenlager bzw. Auflager für die Kunststoffpartikel bildende Struktur
Durch Rotation der Achse
In
Bei der Ausführungsform einer Bürstmaschine gemäss
Die Kunststoffpartikel zwischen den beiden gegeneinander rotierenden Scheiben werden durch das Bürstensystem aktiviert und anschliessend aus dem System nach aussen ausgetragen.The plastic particles between the two mutually rotating discs are activated by the brush system and then discharged out of the system to the outside.
Alternativ ist es auch möglich, die obere Scheibe
In
Material
Aus der Bürstmaschine ausgetragenes Material
Wie sich gezeigt hat, ist es unter Umständen sinnvoll, diese Partikel eine bestimmte Zeit T ruhen zu lassen, damit sich etwaig noch vorhandene Oberflächenladungen weiter abbauen können. Diese Oberflächenladungen sind unter Umständen gleichgerichtet, sodass verschiedene Kunststoffe aufgrund des Bürstvorganges dieselbe Oberflächenladung aufweisen. Dies ist für eine anschliessende elektrostatische Separation negativ, weil einer der Kunststoffe durch den elektrostatischen Ladevorgang umgeladen werden muss.As it has been shown, it may make sense to let these particles rest for a certain time T, so that any remaining surface charges can further degrade. Under certain circumstances, these surface charges are rectified, so that different plastics have the same surface charge due to the brushing process. This is negative for a subsequent electrostatic separation, because one of the plastics has to be reloaded by the electrostatic charging process.
Mit einem Verfahren gemäss der Erfindung ist es ausserdem vorteilhaft, durch eine mechanische „Zerstörung” der Oberfläche von Kunststoffpartikeln die an der Oberfläche der Kunststoffpartikel festhaftenden Verunreinigungen mechanisch abbürsten zu können. Dies steigert die Qualität der erhaltenen Kunststoff-Fraktion.With a method according to the invention it is also advantageous to be able to mechanically abrade the impurities adhering to the surface of the plastic particles by a mechanical "destruction" of the surface of plastic particles. This increases the quality of the obtained plastic fraction.
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DE102016008842.7A DE102016008842A1 (en) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | Method and device for preparing comminuted plastic parts for electrostatic separation |
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2016
- 2016-07-19 DE DE102016008842.7A patent/DE102016008842A1/en not_active Withdrawn
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